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半導體器件感測器在氣體化學和生物醫學方面的應用

  • 作者：編者:(美)任帆//史蒂芬·皮爾頓|責編:趙敬偉//郭學雯|譯者:王瑩麟//程鵬飛
  • 出版社：科學
  • ISBN：9787030817044
  • 出版日期：2025/06/01
  • 裝幀：平裝
  • 頁數：337
人民幣：RMB 168 元      售價：元
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內容大鋼
    本書是一本全面深入探討半導體感測器在氣體、化學和生物醫學領域應用的書籍。它從基本原理和不同類型感測器的工作機制講起，覆蓋了金屬氧化物半導體感測器和場效應晶體管感測器等類型，並詳細討論了這些感測器在氧氣、一氧化碳、甲烷檢測，環境監測，食品安全，以及醫療診斷和生物分子檢測中的應用。書中還介紹了感測器技術的最新進展，如小型化、集成化和智能化，並提供了豐富的實際應用案例，旨在為學者、研究人員和工程師在理論知識與實踐應用之間搭建橋樑。
    本書主要面向固態物理學、電子工程學、材料科學與工程等專業的高年級本科生和研究生，同時也適合在氣體檢測、化學分析、生物感測以及醫學應用等領域從事感測器研究的科研人員。
作者介紹
編者:(美)任帆//史蒂芬·皮爾頓|責編:趙敬偉//郭學雯|譯者:王瑩麟//程鵬飛
目錄
作者
貢獻者名單
前言
第1章  用於直接監測神經細胞對抑製劑反應的AlGaN/GaN感測器
  1.1  引言
  1.2  AlGaN場效應感測器
  1.3  AlGaN/GaN感測器的製備與表徵
    1.3.1  異質結構的生長
    1.3.2  感測器工藝
    1.3.3  AlGaN/GaN異質結構的電學特性分析
    1.3.4  器件加工技術對錶面和感測器性能的影響
    1.3.5  感測器的生物相容性
  1.4  測量條件
    1.4.1  緩衝溶液
    1.4.2  表徵設置
    1.4.3  雜訊和漂移
    1.4.4  基於細胞的感測器——CPFET
    1.4.5  NG 108-15神經細胞系
    1.4.6  神經遞質——乙?膽鹼
    1.4.7  神經抑製劑
    1.4.8  細胞培養基
  1.5  與AlGaN/GaN ISFET的細胞耦合
    1.5.1  感測器預處理
    1.5.2  感測器對有/無細胞的細胞培養基中pH變化的響應
    1.5.3  AlGaN/GaN ISFET對離子的敏感性
    1.5.4  AlGaN/GaN ISFET對抑製劑的敏感性
  1.6  細胞外信號的記錄
    1.6.1  對SCZ緩衝液中單一抑製劑的響應
    1.6.2  對DMEM中單一抑製劑的響應
    1.6.3  感測器對不同神經毒素的響應
  1.7  感測器信號模擬
    1.7.1  利用位點結合模型對異質結構進行自洽模擬
    1.7.2  裂隙中離子通量的估計
  1.8  總結
  致謝
  參考文獻
第2章  寬禁帶半導體生物和氣體感測器的最新進展
  2.1  引言
  2.2  氣體感測
    2.2.1  氧氣感測
    2.2.2  CO2感測
    2.2.3  C2H4感測
  2.3  感測器功能化
  2.4  pH測量
  2.5  呼出氣體冷凝物
  2.6  重金屬檢測
  2.7  生物毒素感測器
  2.8  生物醫學應用
    2.8.1  呼出氣體冷凝物中的pH感測器
    2.8.2  葡萄糖感測

    2.8.3  前列腺癌檢測
    2.8.4  腎損傷分子檢測
    2.8.5  乳腺癌
    2.8.6  乳酸
    2.8.7  氯離子檢測
    2.8.8  壓力感測器
    2.8.9  創傷性腦損傷
  2.9  內分泌干擾素暴露水平測量
  2.10  無線感測器
  2.11  總結和結論
  致謝
  參考文獻
第3章  氫氣感測器技術的進展及其在無線感測器網路中的應用
  3.1  引言
  3.2  基於肖特基二極體的AlGaN/GaN HEMT氫氣感測器
    3.2.1  基於肖特基二極體的氫氣感測器
    3.2.2  TiB2歐姆接觸
    3.2.3  濕度對氫氣感測器的影響
    3.2.4  差分感測器
  3.3  GaN肖特基二極體感測器
    3.3.1  N極和Ga極的比較
    3.3.2  W/Pt接觸GaN肖特基二極體
  3.4  納米結構寬頻隙材料
    3.4.1  基於ZnO納米棒的氫氣感測器
    3.4.2  GaN納米線
    3.4.3  InN納米帶
    3.4.4  單根ZnO納米線
  3.5  SiC肖特基二極體氫氣感測器
  3.6  無線感測器網路的開發
    3.6.1  感測器模塊
    3.6.2  現場測試
  3.7  總結
  致謝
  參考文獻
第4章  氮化銦基化學感測器
  4.1  引言
  4.2  InN的表面特性
    4.2.1  電子特性
    4.2.2  化學敏感的特性
  4.3  InN基化學感測器的開發
    4.3.1  離子選擇電極
    4.3.2  離子敏感場效應晶體管
  4.4  總結
  致謝
  參考文獻
第5章  氧化鋅薄膜及納米線感測器的應用
  5.1  引言
  5.2  ZnO的基本特性
  5.3  ZnO摻雜
  5.4  離子注入

  5.5  ZnO的刻蝕
  5.6  歐姆接觸
  5.7  肖特基接觸
  5.8  氫在ZnO中的性質
    5.8.1  質子注入
    5.8.2  氫等離子體接觸
  5.9  ZnO中的鐵磁性
    5.9.1  半導體中的鐵磁性
    5.9.2  ZnO的自旋極化
    5.9.3  納米棒
    5.9.4  Mn和Cu共注入體型ZnO的特性
  5.10  氧化鋅薄膜氣體感測器
    5.10.1  乙烯感測技術
    5.10.2  CO感測技術
  5.11  ZnO納米棒的傳輸
  5.12  ZnO納米線肖特基二極體
  5.13  ZnO納米線場效應晶體管
  5.14  紫外納米線光電探測器
  5.15  氣體和化學感測器
    5.15.1  ZnO納米線的氫氣感測
    5.15.2  臭氧感測
    5.15.3  pH響應
  5.16  生物感測
    5.16.1  ZnO的表面修飾
    5.16.2  利用蛋白質固定化技術進行單個病毒的超靈敏檢測
    5.16.3  核酸在納米線上的固定化用於基因和mRNA的生物感測器
    5.16.4  直接固定化適配體用於蛋白質和藥物分子的超靈敏檢測
    5.16.5  不同摻雜和表面化學末端的ZnO納米線
    5.16.6  生物感測器的三維自洽模擬器
  5.17  總結
  致謝
  參考文獻
第6章  基於生物親和感測器的MOS場效應晶體管
  6.1  引言
  6.2  BioFET器件的工作模式
    6.2.1  場效應晶體管的操作
    6.2.2  氧化物表面與電解質
    6.2.3  氧化物表面的分子
    6.2.4  膜模型和泊松-玻爾茲曼分析
    6.2.5  小信號分析和靈敏度
    6.2.6  BioFET的大信號模型
    6.2.7  一維模型的局限性
    6.2.8  不同測量的比較
    6.2.9  BioFET的三維模擬
  6.3  BioFET的阻抗測量
    6.3.1  ISFET、REFET和第一代生物膜的阻抗
    6.3.2  膜感測器
    6.3.3  DNA雜交檢測
  6.4  MOS納米線BioFET
    6.4.1  基於硅納米線的生物親和感測技術

    6.4.2  基於VLS方法生長的硅納米線
    6.4.3  平面MOS納米線——無柵極
    6.4.4  背柵平面感測器
    6.4.5  消除氧化層
    6.4.6  替代納米線製造方法
    6.4.7  納米線電氣模型
    6.4.8  擴散導致的緩慢響應
    6.4.9  總結
  參考文獻
第7章  基於MEMS的光學化學感測器
  7.1  引言
    7.1.1  MEMS概述
    7.1.2  MEMS製造
    7.1.3  程序概要
  7.2  光學感測原理
  7.3  MEMS基傅里葉變換光譜用於化學感測
    7.3.1  分子中的量子態
    7.3.2  光學光譜法
    7.3.3  傅里葉變換光譜法
    7.3.4  傅里葉變換紅外光譜法
    7.3.5  MEMS FTIR
    7.3.6  總結
  7.4  干涉式MEMS化學和生化感測器
    7.4.1  引言
    7.4.2  集成光學馬赫-曾德爾干涉儀感測器
    7.4.3  複合波導偏振干涉儀感測器
    7.4.4  集成光學楊氏干涉儀感測器
    7.4.5  集成光學法布里-珀羅干涉儀感測器
    7.4.6  總結
  參考文獻
後記

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